Dizel Motor Nasıl Çalışır? Çalışma Prensibi

Dizel Motor Nasıl Çalışır? 

İçten yanmalı motor tipi olan dizel motor, oksijen içeren bir gazın sıkıştırılarak yüksek basınç ve sıcaklığa ulaşması ve silindir içine püskürtülen yakıtın bu sayede alev alması ve patlaması prensibi ile çalışan motor tipidir. Bu nedenle benzinli motorlarda olduğu gibi hava – yakıt karışımı oluşturmak için karbüratöre ve ateşleme yapmak için bujiye ihtiyaç yoktur.

Dizel motor 1892 yılında Alman mühendis Rudolf Diesel tarafından bulunmuştur. Daha sonra 23 Şubat 1893 tarihinde ise patenti alınmış bu süreç diesel çevrimi olarak bilinir.

Motorun mucidi, geniş kömür yataklarına sahip olan Almanya’nın petrole bağımlılığını azaltmak için kömürle çalışan bir motor yapmayı hedeflemiştir. Ancak kömür tozunun yanmasından dolayı ortaya çıkan kül büyük sorunlar doğurmuş, daha sonraları ise motorda farklı yakıtların kullanılması tasarlanmıştır. Nitekim Rudolf Diesel, motorun sunumunu 1900’deki Dünya Fuarı’nda, yakıt olarak yer fıstığı yağı (Biodizel) kullanarak yapmıştır.

1) Emme Stroğu: Piston aşağıya doğru hareket ederken supaplar açılır ve içine havayı alır.

2) Sıkıştırma Stroğu: Piston yukarıya doğru hareket ederek havayı sıkıştırır.

3) Yanma Stroğu: Piston en üst noktaya yani üst ölü noktaya ulaştığı zaman uygun anda yakıt püskürür ve tutuşur, piston aşağıya doğru hareket eder.

4) Egzoz Stroğu: Pistonun tekrar yukarıya doğru hareket etmesiyle oluşmuş olan yanma gazları, supapların açılmasıyla birlikte dışarıya atılır.

Dizel motorlarda benzinli motorlarda olduğu gibi ateşleme için bujiye ihtiyaç yoktur. Çünkü dizel motorlarda silindir içindeki havanın sıkıştırılması sonucu yüksek sıcaklığa ulaşır ve enjektör yardımıyla silindir içine püskürtülen yakıt tutuşur.

Dizel Motor Çalışma Prensibi

Gaz sıkıştırıldığında, sıcaklığı yükselir, dizel motorda, gazın bu özelliğinden dolayı yakıt, kendiliğinden ateşlenir. Hava, dizel motorun silindiri içine çekilir ve bir piston tarafından, kıvılcım ateşlemeli (benzinli) motorlardakinden çok daha yüksek (25 katı bulabilir) bir oranda sıkıştırılır. Hava sıcaklığı 500-700 °C’a ulaşır. Piston hareketinin en tepe noktasında, dizel yakıt yüksek basınçla atomizer memeden geçerek yanma odasının içine püskürtülür, burada sıcak ve yüksek basınçlı hava ile karışır. Bu karışım hızla tutuşur ve yanar. Hızlı sıcaklık artışı ile yanma odası içindeki gaz genleşir, artan basınç, pistonu aşağı doğru hareket ettirir. Biyel (piston) kolu vasıtasıyla oluşan bu itme krank miline iletilip, krank milinden de dönme momenti elde edilir.

Motorun süpürmesinde, egzoz gazını silindirin dışına atma ve taze hava çekme işlemi, kapakçıklar (valf) veya giriş ve çıkış kanalları aracılığıyla yapılır. Dizel motorun kapasitesinin tam olarak kullanılabilmesi için içeriye alınan havayı sıkıştırabilecek turboşarjer kullanılması gerekir; turboşarj ile havanın sıkıştırılmasından sonra bir ara soğutucu ile içeri alınan havanın soğutulması ayrıca verimi arttırılır.

Çok soğuk havalarda, dizel yakıt koyulaşır, viskozitesi artar, balmumu kristalleri oluşur veya jel haline dönüşür. Yakıt enjektörü, yakıtı silindirin içine etkili bir şekilde itemez ve bu yüzden soğuk havalarda motorun çalıştırılmasını zorlaştırabilir. Dizel teknolojisinde bu zorluğu yenmek için çeşitli önlemler geliştirilmiştir. Sıkça kullanılan bir uygulama, yakıt hattı ve yakıt filtresini elektrikle ısıtmaktır. Bazı motorlarda silindir içinde bulunan kızdırma bujileri denen küçük elektrikli ısıtıcılar, çalıştırmak için silindirleri önceden ısıtırlar. Az sayıda motorda kullanılan başka bir teknolojide ise, manifold içindeki rezistans telli ısıtıcılar, motor çalışma sıcaklığına gelinceye dek giriş havasını ısıtır. Soğuk havalarda, motor uzun süreli (1 saatten daha fazla) kapatıldığında kullanılan ve şehir cereyanı ile çalışan motor blok ısıtıcıları, aşınma ve çalıştırma zamanını azaltmak için sıklıkla kullanılır.

Eski dizel motor sisteminin en önemli parçası hız kontrol ünitesidir; bu ünite yakıtın gelme hızını kontrol ederek motorun hızını sınırlar. Benzin motorlarından farklı olarak dizel motorlarda hava emme sübabı yoktur(burada kastedilen benzinli motorlardaki karbüratörün içindeki kapış diyaframı ve hava emiş kelebeğidir), bu yüzden hız kontrol ünitesi olmazsa motor fazla hızlanır. Eski tip hız kontrol üniteleri motordan bir vites sistemi ile yönlendirilir ve böylece sadece motor hızıyla doğru ilişkili olarak yakıt sağlanırdı.

Modern Dizel Motorlar

Modern elektronik kontrollü dizel motorlar, benzin motorlarındakine benzer bir kontrol mekanizmasını (ECM) Elektronik Kontrol Modülü veya Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) yoluyla uygularlar. Motor “bilgisayarı” ECM/ECU içinde motorun çalışmasıyla ilgili algoritmalar ve kalibrasyon tabloları kaydedilmiştir. ECM/ECU bir sensörden motor hızına dair sinyal alınca gereken bilgi işlemlerini yapar, elektronik ve hidrolik valfler aracılığıyla yakıt miktarını ve yanma zamanlamasını kontrol ederek motor hızını sabit tutar.

Yakıtın pistonların içine enjeksiyonunun başlama zamanının kontrolü, emisyonların azaltılması ve motor veriminin (yakıt ekonomisi) artırılması için en önemli unsurdur. Silindir içine yakıt enjeksiyonu başlama zamanlaması, günümüz modern motorlarında elektronik olarak kontrol edilmektedir. Zamanlama, genellikle üst ölü noktanın (TDC/Top Dead Center) önündeki pistonun krank ünitesi açısı ile ölçülür. Örneğin, piston üst ölü noktadan 10 derece önde olduğu zaman eğer ECM/ECU yakıt enjeksiyonuna başlarsa, enjeksiyon başlama veya zamanlama 10 derece öndedir denir. Optimal zamanlama, motorun hızı ve yükü kadar tasarımına da bağlıdır.

Enjeksiyon Tipleri

Dizel motorlarda iki tip enjeksiyon vardır. Bunlar direkt enjeksiyon ve endirekt enjeksiyondur. Direkt enjeksiyon modern dizel motorlarda kullanılır. Yakıt yanma odasına doğrudan püskürtülür. Endirekt enjeksiyonda ise yakıt, dizel motorda yanma odası dışında, ön oda olarak adlandırılan yere verilir. Yanma başladığında yanma odasının içine yayılır. Bu tipte motordaki aşırı gürültü ve titreşim düşürülür, fakat ısı kaybı artar ve motor verimi düşük olur.

Emisyon Sorunu

Dizel motorların en büyük sorunlarından biri, yanma veriminin düşük olması yani yanma odasına giren yakıtın homojenize bir şekilde yanmaması sonucu çevreye çok fazla sera etkisi yapacak gaz verilir.